สารทําความเย็น (Refrigerants) ในระบบทำความเย็น คืออะไร มีคุณสมบัติอย่างไร

ประเภทของสารทําความเย็น (Refrigerants)

สารทำความเย็นแบ่งออกเป็นกลุ่มตามองค์ประกอบทางเคมี ซึ่งในปัจจุบันค้นพบว่าสารประกอบทางเคมีบางชนิดในสารทำความเย็นอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้สารทำความเย็นบางชนิดถูกแทนที่ด้วยสารทำความเย็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยประเภทของสารทำความเย็น มีดังนี้

1. CFC = คลอโรฟลูออโรคาร์บอน

คลอโรฟลูออโรคาร์บอนเป็นสารทำความเย็นที่มีคลอรีน ซึ่งถูกห้ามตั้งแต่ต้นปี 90 เนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในเชิงลบ ตัวอย่างของ CFC ได้แก่ R11, R12 และ R115

2. HCFC = ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน

HCFCs ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน ได้ถูกระบุอย่างเป็นทางการว่าเป็นสารทดแทน CFC ชั่วคราว (จนถึงปี 2030) โดย HCFCs มีคลอรีนน้อยกว่า CFCs แต่ก็ยังเป็นสารที่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อสิ่งแวดล้อมอยู่ ซึ่งปัจจุบันบางประเทศ เริ่มมีการสั่งห้ามใช้สารกลุ่ม HCFC แล้ว ตัวอย่างของไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน เช่นR22, R123 และ R124

3. HFC = ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน

ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอนเป็นสารทำความเย็นที่ไม่มีคลอรีนและไม่เป็นอันตรายต่อชั้นโอโซน (ODP = 0) เนื่องจากปัจจุบันมีความกังวลต่อผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนมากขึ้น สารทำความเย็น HFC จึงถูกพัฒนาขึ้นมาแทนสารทำความเย็นแบบดั้งเดิม ซึ่งในปัจจุบันสารทำความเย็น HFC เป็นสารทำความเย็นที่อยู่ใช้งานอย่างแพร่หลายมากที่สุด เช่น R32 R125 R134a R404A A407C R410A R507A R508B ตัวอย่างการใช้งานสารทำความเย็น เช่น

• R404A ส่วนใหญ่ใช้กับงานตู้เย็นและตู้แช่แข็ง ซึ่งเป็นน้ำยาที่ได้รับบการพัฒนาเป็นทางเลือกแทน R502
• R134a เป็นสาร HFC ที่นำมาใช้ในระบบทำความเย็นและเครื่องปรับอากาศที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก เพราะแทบไม่ต้องเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับ R22 อย่างไรก็ตาม มันมีประสิทธิภาพที่จำกัดมาก เนื่องจากประสิทธิซึ่งต่ำกว่าที่ได้รับจาก R22 ประมาณ 40% ดังนั้นผู้ผลิตจึงต้องเพิ่มขนาดเครื่องทำความเย็นเพื่อให้ได้ความจุที่เท่ากัน ซึ่ง R134a จึงถูกใช้ในระบบเครื่องทำความเย็นขนาดใหญ่เป็นหลัก (มากกว่า 250 KW)
• R407C เหมือนกับ R134a ซึ่งมีลักษณะคล้ายกันทางอุณหพลศาสตร์กับ R22 โดย R407C มีความลื่นไหลสูงทำให้ไม่นิยมใช้งานได้ในเครื่องทำความเย็นในครัวเรือนขนาดเล็ก สารทำความเย็นนี้จึงใช้เฉพาะในระบบความจุปานกลาง (50-250 KW) ซึ่งมักจะให้บริการโดยบุคลากรที่มีทักษะ
• R410A มีคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ที่น่าสนใจมาก ประหยัดพลังงานได้สูงกว่า R22 ไม่ลื่นไหล และด้วยเหตุนี้จึงไม่มีปัญหากับส่วนผสมที่เหลือหลังจากการสูญเสียประจุและเติมใหม่ อย่างไรก็ตาม มีแรงดันใช้งานเกือบสองเท่าของ R22 ดังนั้นจึงต้องมีการออกแบบใหม่ทั้งระบบด้วยคอมเพรสเซอร์ขนาดใหญ่ วาล์วขยายตัว ฯลฯ
• R507A ประสบความสำเร็จในการใช้งานในระบบทำความเย็นเชิงอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์

4. FC = ฟลูออโรคาร์บอน

ฟลูออโรคาร์บอน ไม่มีคลอรีนและไม่เป็นอันตรายต่อชั้นโอโซน เช่น R218 R403 R408

5. HC = ไฮโดรคาร์บอน

ไฮโดรคาร์บอน เป็นสารทำความเย็นที่ถูกผลิตขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและเป็นสารทำความเย็นที่ไม่เป็นอันตรายต่อชั้นโอโซน (ODP = 0) และแทบไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยตรง (GWP<5) แต่ติดไฟได้สูง การใช้ HCs เป็นสารทำความเย็นจำกัดเฉพาะในยุโรป เนื่องจากบางประเทศได้สั่งห้ามการใช้ก๊าซไวไฟในที่สาธารณะ

6. NH3 = แอมโมเนีย

แอมโมเนีย R717 เป็นสารทำความเย็นทางเลือกที่น่าสนใจ มีการใช้ในระบบทำความเย็นตั้งแต่ปี พ.ศ. 2383 และในระบบอัดไอตั้งแต่ปี พ.ศ. 2403 ในแง่ของคุณสมบัติของสารทำความเย็นควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นสารทำความเย็นชั้นสูง ซึ่งค่า ODP และ GWP ของมันคือ 0 อย่างไรก็ตาม แอมโมเนียเป้นสารทำความเย็นที่มีกลิ่น ทำให้กลิ่นสามารถตรวจพบการรั่วไหลได้ง่าย แอมโมเนียเป็นอันตรายอย่างยิ่งแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ เนื่องจากกลิ่นมักทำให้เกิดความตื่นตระหนก นี่คือเหตุผลหลักที่ทำให้แอมโมเนียจึงถูกถอนออกจากการใช้งานสำหรับคนไม่มีทักษะและเก็บไว้สำหรับการใช้งานในภาคอุตสาหกรรมเท่านั้น

7. CO2 = คาร์บอนไดออกไซด์

R744 คาร์บอนไดออกไซด์ มีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลายประการ ได้แก่ ไม่ติดไฟ ไม่ก่อให้เกิดการทำลายโอโซน ดัชนีความเป็นพิษต่ำมาก (ความปลอดภัย A1) มีปริมาณมาก และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ยังมีประสิทธิภาพต่ำและมีแรงดันใช้งานสูง (สูงกว่า R134a ประมาณ 10 เท่า) ด้วยเหตุผลสองประการหลัง จำเป็นต้องมีความพยายามในการปรับปรุงวงจรการทำความเย็นและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง โดย CO2 ถูกใช้ในเครื่องปรับอากาศในอุตสาหกรรมยานยนต์ เป็นต้น